2.2 Düngemittel aus pflanzlicher Herkunft im ökologischen
Gemüsebau
2.2.1 Geschichte der Anwendung von Düngemitteln aus pflanzlicher Herkunft
Die organische Düngemittelindustrie war früher ein Zweig der Abfallverwertung, die
Materialien mit irgendeinem Nährwert gesammelt, aufbereitet und gemischt hat, um
dann diese den Bauern zur Verfügung zu stellen. Die Anwendung von Abwässern aus
der Agrarindustrie war in Deutschland schon im Jahr 1913 üblich. Dafür wurde
beispielsweise die Nährwert-Zusammensetzung von Brennerei-, Brauerei-, Stärke- und
Zuckerfabrikabwässer im Hinblick auf ihren Düngerwert durch die Königliche
Landesanstalt für Wasserhygiene in Berlin bestimmt (Hoffmann, 1913).
In den Kleingärten werden Pflanzenjauchen aus getrockneten oder frischen Kräutern
hergestellt. Die Aussage einer Tiroler Gärtnerin Zur Pflanzenjauche verwendet man
Pflanzenteile in voller Kraft, mit dem ganzen Gehalt lebender Grünmasse! Und ma
gibt diese sofort nach dem Schnitt in das Jauchefass, erhält also alles, was darin ist,
vollkommen und unverändert. Alle diese Stoffe werden nun im Wasser ausgelaugt und
teilweise zersetzt; man kann annehmen, dass sie dadurch leichter aufnehmbar werden
für den nächsten „Rundgang“ (Kniely 1971).
Es gibt verschiedene Zubereitungsarten zum Beispiel gärend beißend, vergoren, als
Brühe, Tee, oder Kaltwasser Auszug. Die Düngerwässer werden nach verschiedenen
Rezepten hergestellt. Einige der verwendeten Pflanzen sind: u. a Brennessel (Urtica
dioica), Comfrey (Simphytum peregrinum), Beimbell (Simphytum officinale), Kamille
(Matricaria chamonilla), Ackerschachtelhalm (Equisetum arvense), Zwiebel (Allium
cepa) , Schafgarbe (Achillea millenfolium), Fenchel (Foeniculum vulgare) Ringelblume
(Calendula offizinalis), etc. Es ist bis jetzt im Allgemeinen darüber wenig berichtet
worden, weil es der Kreativität der Gärtner vorbehalten ist, über den Umfang der
verschiedenen Varianten (Düngung, Planzenstärkungsmittel, Blattdünger, Jungpflanzen
Aufzucht, Kompostierungsförderer) zu entscheiden. Die Nonnen der Abtei zur Heiligen
Maria in Fulda haben in dem Buch „Pflanzensaft gibt Pflanzenkraft“ Rezepte
niedergeschrieben die in dem Biologischen Garten der Abtei angewendet werden.
(Abtei Fulda 2002 )
Die Verwendung der Rizinusrückstände zu Düngerzwecken wurde in Indien und
Ceylon in Reis- und Zuckerrohrfeldern beobachtet. Schon in den 30er Jahren hatte man
in Frankreich zur Düngung von Frühgemüse Rizinuskuchen und Extraktionsmehl
verwendet. Rizinusschrot, Blut und Hornmehl wurden in den USA schon ab 1900
benutzt. Im Jahr 1942 erstellten Rubins and Bear eine Tabelle mit dem verfügbaren
Stickstoff und C/N Verhältnis von ca. 30 diversen organischen proteinhaltigen
Düngemitteln. Diese Tabelle berücksichtigte unter anderen die Kategorien
Saatgutmehle (Sojabohnemehl, Baumwollesamenmehl, Rizinusschrot, Kakaomehl,
gemahlene Kakaopresskuchen), Pflanzenmaterialien (Alfalfaheu, Tabakstengel,
Erdnusshüllenmehl, Weizenstroh). Collins (1955) erwähnt weitere pflanzliche
Nebenprodukte der Landwirtschaft, wie Apfeltrester, Kakaopresskuchenmehl,
Koprakuchenmehl, Preiselbeertrester, Erdnusspresskuchen, Kürbiskernkuchenmehl,
Velvetbohnenmehl und Weintrester als Dünger lokaler Relevanz. Baumwollsamenmehl,
Rapsschrot als Nebenprodukt der Ölindustrie wurde lange Jahre in den USA als
Futtermittel oder Dünger genutzt, später setzte sich die Anwendung als Futtermittel
durch (Collins, 1955). Die Ölkuchen werden in Indien als konzentrierte organische
Düngemittel die sehr schnell mineralisieren genutzt. Die Inder unterscheiden zwischen
Ölkuchen aus essbaren Pflanzen für Mensch und Tier, wie Erdnuss, Senf, Raps, Lein,
Sesam, Baumwolle, Safflor und nicht essbaren Pflanzen wie Rizinus, Neem , Mahua
(Madhuca indica), Karanj (Pongamia glabra), Kusum (Schleichera oleosa), Khakan
(Salvadora oleoides).
Obwohl Ölkuchen aus essbaren Pflanzen aufgrund ihrer wertvollen Inhaltstoffe im
Normalfall als Futtermittel verwendet werden, wird ihr Nutzen als Düngemittel
2 Literaturübersicht
dokumentiert, zum Beispiel wurde in Versuchen beobachtet, dass die essbaren Erdnuss-
und Senf Ölkuchen schneller als nicht essbare Neem und Mahua Ölkuchen
mineralisierten. Komplementär dazu führten viele Forschungen im Feld und Labor zu
dem Ergebnis, dass einige nicht essbare Ölkuchen eine nitrifikationshemmende
Wirkung aufwiesen, zum Beispiel Neem und Karanj Ölkuchen. (Bhardwaj 1995)
Die Öl- und Eiweißpflanzen sind wichtig für die Gestaltung pflanzenbaulich optimaler
Fruchtfolgen. Die ökologischen Landwirte sind interessiert an einer Fruchtfolge mit
einem Wechsel zwischen Blatt- und Halmfrüchten, um eine zusätzliche Marktchance
für die produzierten Körner und Ölfrüchte zu erhalten. (Jakische 2002) Dies ist auch ein
wichtiger Grund, warum die Forschungsanstalten die Leguminosenschrote und
Ölkuchen in die Versuchsreihen für die organische Düngung der Gemüsekulturen
einbezogen haben.
Die Mehrzahl der organischen Handelsdünger heutzutage stammt aus konventionellen
Produktionsabläufen. Die am meisten verwendeten Dünger sind aus tierischer Herkunft,
wie Horndünger, Hornmehl, Gries und Späne. In einer Befragung ökologischer
Gärtnereien zur N-Düngung gaben 95% der Befragten den Zukauf organische Dünger
an, darunter Horndünger und Hornmehl (Gries und Späne) als Haupt N-Quelle. Die
Anwendung von Rizinusschrot wurde in Verbindung mit Hornprodukten bestätigt.
Leguminosenschrot und Rapsschrot wurden in geringeren Umfang eingesetzt (Lütke-
Besselmann, 1999).
Nach der BSE Krise im Jahr 2000 reagierte der Düngemittelhandel schnell. Einige
Firmen zum Beispiel Haug und Brehm ersetzten tierische Ausgangstoffe für die Dünger
durch Rapsschrot, Sojaschrot und Phytoperls (ein Produkt aus Mais), das sonst
ausschließlich von Biolandwirten verlangt wird. Im Bioanbau wurde konsequent die
Anwendung von Blut und Knochenmehlen gestoppt. Die Suche nach geeigneten
organischen Ersatzstoffen gab neue Impulse für die Forschung und Wiederentdeckung
der vegetabilen Dünger (Jennerich 2001).
Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wird die Nutzung von Energie Pflanzen
auf Stillegungsflächen für Biogasanlagen auch für ökologische Betriebe interessant.
Zulässige Ausgangserzeugnisse sind als Ganzpflanze bzw. Ganzpflanzengemische
Getreide, Ölsaaten und Eiweißpflanzen, Lein, sowie Kulturen wie Klee Gras, Luzerne,
Sudangras und Gemische daraus. Neben dem Stromertrag, wird das ausgegorene
Material aus Biogasanlagen, auch als ein „hochwertiges Biodüngemittel“ betrachtet
(Heckenkamp zitiert bei BLE 2004). Der Düngerwert ist abhängig von der Qualität der
Ausgangsmaterialien. Die Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit, des ausgegorenen
pflanzlichen Materials sind bis jetzt noch nicht ausreichend erforscht. Biogasgülle hat ein engeres C/N Verhältnis. Es enthält aufgrund des mikrobiellen Abbaus der
Kohlenstoffverbindungen, weniger Kohlenstoff und einen höheren Anteil an
mineralischen Stickstoff in Form von Amonium. Da die Inbetriebnahme der
Biogasanlagen, sowohl in Biohöfen als auch durch kommerzielle Betreiber wächst ist,
zu erwarten, dass dieser pflanzliche Dünger in der Zukunft eine Rolle spielen wird alsleichtverfügbare Stickstoffquelle.
2.2.2 Pflanzliche Handelsdünger
Einige bekannte pflanzliche Dünger werden als Mischungen aus Malzkeimen und
Vinasse (Maltaflor),
sowie Rizinusschrot und aus
Maisstärkegewinnung (Phytoperls) hergestellt. Ihr Einsatz im ökologischen Gemüsebau
ist verbreitet. Die Schrote aus heimischen Körnerleguminosen und Rückständen der
Ölpressung werden als eine ökologische Alternative betrachtet (Prestel, 1999). Jedoch
ihr Einsatz ist nicht verbreitet, im Moment wird sowohl der Presskuchen als auch die
Körnerleguminosen
für
die
Tierfütterung
Landwirtschaftsbetriebe benutzen aus ideologischen Gründen ausschließlich pflanzliche
Düngemittel, ansonsten, wie bereits erwähnt, haben die pflanzlichen Düngemittel noch
keinen herausragenden Platz als Dünger erreicht. Im Folgenden werden die wichtigsten
pflanzlichen Handelsdüngemittel einzeln beschrieben, mit Angaben über ihre
Zusammensetzung, Nährwerte in Massenprozenten N/P2O5/K2O/CaO und
Dosierempfehlungen aus dem Handel.
2.2.2.1 Maltaflor
Besteht zu 80% aus Malzkeimen und Malzstäuben aus der Bierherstellung. Weiterhin
Nebenprodukte der Zuckerrübenverarbeitung (Vinasse) mit hochwertigem
Kaliumsulfat. Das Produkt ist granuliert und daher gut streufähig (Körnung ist
gebrochenes Pellet von ca. 3mm). Es hat ein Schüttelgewicht ca.600g/l (Gökpinar
2005).Nährwerte: 5/1-3/5. Dosierempfehlung 5-7 kg/100m2 (Evers, 1995). Die
Dosierempfehlung der Herstellerfirma (Maltaflor Düngergesellschaft mbH) für
Gemüseanbau lautet 2000 kg/ha im Frühjahr (20kg/100m2) und zu zwei Kulturen 500-
1000 kg/ha nachdüngen (5-10 kg/100m2) (Maltaflor 2003).
2.2.2.2 Vinasse
Unter dieser Bezeichnung sammelt man verschiedene Rückstände aus der Rübenzucker-
und Alkoholfabrikation. Die entzuckerte Melasse, die nach der Verwertung der
Rübenmelasse in der fermentativen Gewinnung von Backhefe, Citronensäure,
2 Literaturübersicht
Mononatriumglutamat und Ethylalkohol übrig bleibt, ist eine Dünnschlempe mit 4 - 8 %
Trockensubstanz. Diese wird aufkonzentriert, zu der sogenannten Vinasse mit
Trockensubstanzgehalten zwischen 65 bis 75%, die noch fließfähig ist und mit
Spezialgeräten ausgesprüht wird. Die Nährwerte variieren nach Vinassetyp, z. B. 4/0,3-
0,5/5-7 für MPCV 06. Auf dem Markt findet man auch dickflüssige bis pastöse Ware
mit 80% Trockensubstanz, und schüttfähige kristalline und pulverisierte Ware. Die
Dosierempfehlung für den Ackerbau für flüssige Vinasse liegt zwischen 1700 bis
3500kg/ha im zwei- bis drei jährigen Rhythmus auf im Herbst abgeernteten Feldern. In
Verbindung mit Stroh sollte diese gut gehäckselt und verteilt werden, um günstige
Bedingungen für die Abbauprozesse zu gewährleisten (Debrück, 1990). Die
Dosisempfehlung für „Biet-Vinasse-flüssig“, bei Kalimangel 20-50 l/ha je Woche zu
applizieren (Evers, 1995). Vinasse wird als Bindemittel eingesetzt für die erleichterte
Ausbringung von anderen vegetabilen Düngemitteln (Laber 2001)
2.2.2.3 Phytoperls
Phytoperls wird aus dem Maisquellwasser bei der Herstellung von Maisöl und
Maisstärke gewonnen. Für die nasse Maisentkeimung wird Mais in Quellbottichen mit
0,1-0,2% SO2-Wasser etwa 2-3 Tage bei 50°C erwärmt. Der Mais quillt auf, und das
Gefüge des Stärkekörpers wird gelockert. Die Maiskeime werden für die
Speiseölherstellung entnommen, die Stärke und der Zucker für die menschliche
Ernährung entnommen oder als Tierfutter weiter verarbeitet. Die zurückbleibende
Brühe beinhaltet etwa 4% Vol Stickstoff, Aminosäuren, Milchsäure, Mineralsalze und
Zucker. Sie ist sehr gut von Mikroorganismen metabolisiert und daher ein gutes
Substrat, das sich essentiellen Wuchsstoffen anbietet. Maisquellwasser wird
eingedampft und dann als Nährflüssigkeit bei der Biosynthese von Antibiotika oder
weniger wirtschaftlich, mit den anderen Abfallprodukten der Maisstärkeherstellung
gemischt, als Futtermittel verwendet (Frey 1971). Für die Produktion von Phytoperls
wird das Maisquellwasser fermentiert und die Rückstände davon werden gewaschen,
gepresst, getrocknet und granuliert (0,5-1,5 mm). Phytoperls enthält 7,5/5,5/1/9,5 (N
hier als organisch gebundener Stickstoff. Oligoelemente sind auch reichlich vorhanden.
Phytoperls kann bei der Saat ausgestreut und oberflächlich eingearbeitet werden. Die
Dosierung beträgt 11 kg/100 m² (82kg organisch gebundener N/ha) für Schwachzehrer
bis ca. 27kg/100m² (202 kg organisch gebundener N/ha) für Starkzehrer. In
Frühjahr/Sommer 2005 wird eine Umstellung von Phytoperls aus Phytopellets, d.h.4
mm Pellets, erfolgen. Er kommt auch als Stäbchen- Produkt für die
Zierpflanzengärtnerei in Frage. (Gökpinar 2005)
2.2.2.4 Rizinusschrot
Rizinusschrot ist der verbleibende Ölkuchen nach der Druckextraktion oder
Lösungsmittelextraktion von Rizinusamen, auch als „pomace“ oder „poonac“ bekannt.
Der Ölkuchen besteht aus der Schale, den ausgepressten Samen und den
Raffinationsabfällen (Schleim und Eiweißstoffe). Die Inhaltstoffe des Rizinuskuchens
variieren in Abhängigkeit mit der Samenherkunft, Extraktionsverfahren, und ob die
Samen geschält oder ungeschält waren, da die Faser sich in der Schale befindet. Bei
ungeschälten Samen sind die Kuchen schwarzgrau, bei geschälten sind sie, je nachdem,
ob die Schälung teilweise oder vollständig gewesen ist, weißgrau bis dunkelgrau
(Grunwald 1930).
Der Ölkuchen enthält Rizin, einen giftigen Eiweißkörper, Rizinin ein relativ
unbedenkliches Alkaloid, und ein hochpotentes Allergen (Castor Bean Allergen CAB).
Rizin kommt sowohl im Endosperm als auch in der Schale vor. Die Rizin-Giftwirkung
äußert sich durch eine erst nach mehreren Stunden auftretende Lähmung des
Atemzentrums, sowie vasomotorischen Zentren. In niedriger Dosis verursacht Rizin
verschiedene Symptome z. B. Erbrechen, Durchfälle und Krämpfe. Eine hohe Dosis
kann tödlich sein. Aufgrund der Toxizität wird Rizinusschrot als Düngemittel und nicht
als Tierfutter verwendet. Durch aufkochen mit Wasser oder durch eine Behandlung mit
Wasserdampf wird das Gift unwirksam gemacht. Das Allergen aus Rizinus kann mit der
Zeit Allergien hervorrufen, bei Personen die mit dem Samenschrot arbeiten. Die
Allergiesymptome sind verschieden, wie Hautausschläge, ähnliche Symptome wie
Asthma oder Pollenallergien (Weiss 1971 ,Torricelli 1997).
Rizinusschrot wird direkt gedüngt (rein) und auch als Bestandteil in organischen
Düngemitteln eingesetzt. Rizinusschrot wird mit den Nährwerten 6/2,5/1,5 vermarktet.
Es stellt gute Regenwurmnahrung dar. Je mehr Ton im Boden enthalten ist, desto
flacher muss Rizinus eingearbeitet werden. Die Düngemenge für Gemüsebau beträgt
30-50 kg/100m2 (3000-5000 kg/ha, entspricht 180-300kgN /ha) (Evers 1995).
2.2.2.5 Rapsschrot
Deutschland ist das größte Raps (Brassica napus) Anbauland innerhalb der EU mit über
1,27 Mio. ha. Rapsextraktionsschrot (RES) fällt in der Ölmühle nach der Extraktion von
Rapsöl an. Dieses Schrot enthält noch 3% Ölgehalt. Der Extraktionsprozess beinhaltet
eine Dampferhitzung (Toastung), zur Rückgewinnung des Extraktionsmittels wird das
Öl durch Pressen gewonnen und es verbleibt Rapskuchen, der 8-20% Restöl enthält
(Weiß 2004). Die Anwendung als vegetabiles Düngemittel ist limitiert, da Rapsschrot
seine Hauptverwendung in der Tierfütterung findet, und der transgene Raps sich im
Moment nicht leicht heraus trennen lässt. Die Rapsschrot Mineralisationsrate ist etwas
langsamer als Rizinusschrot, und soll nicht für die Jungpflanzenanzucht verwendet
werden. Er hat ein Schüttgewicht von ca. 700g/l und seine Struktur ist fein gekrümelt
0,1 bis 1 mm. Der Nährwert beträgt 5.5/1,5-2,5/1,5. (Pahler 1995, Gökpinar 2005)
2 Literaturübersicht
2.2.2.6 Ackerbohnenschrot
Die aktuelle Anbaufläche von Ackerbohnen (Vicia faba) in Deutschland betrug im Jahr
2002 19000 ha, Durchschnitts Ertrag 34,9 dt/ha. Zur Herstellung von
Ackerbohnenschrot werden die getrockneten Ackerbohnensamen durch maschinelles
Brechen auf eine Partikelgrösse von 2-3 mm gebracht. Der Ackerbohnensamen hat
einen Kohlenhydratanteil von 60% in der Gesamttrockenmasse des Samens, und einen
geringeren Anteil davon in den Kotyledonen, dabei jedoch fast 90% in den Schalen.
Fast die Hälfte der Schalen besteht aus Cellulose. Die Ackerbohnen beinhalten Albumin
und Legumin und weisen relativ hohe Gehalte an S-haltigen Aminosäuren auf. Legumin
ist das Hauptspeicherprotein der Hülsenfrüchte, in der Ackerbohne sind 75% des
Gesamtspeicherproteins
Legumin.
Oligosacharide, die für die flatogenen Eigenschaften der Bohne verantwortlich sind.
Tanine, Phenolderivate, die vor allem in den Ackerbohnenschalen vorkommen, haben
einen Effekt als Enzymihinhibitoren, da sie mit Proteinen stabile, unverdauliche
Komplexe bilden (Walker (1975) zitiert bei Hill-Cottingham 1983). Man unterscheidet
„bunt blühende“ und „ weis blühende“ Ackerbohnen. Die bunt blühenden haben höhere
Taningehalte, die weis blühenden hingegen, ein etwas höheren Rohproteinanteil (Abel,
1996). Nährwerte: Elementargehalte des Kotyledons als % Trockensubstanz N 4,1-5,7/P
0,46-0,87/K 0,95-1,40/Ca 0,12-0,24/Mg 0.11-0.16 (Eden 1968 zitiert bei Hill-
Cottingham1983)
Für die Dosierung in Versuchen werden aus den Nährwertgehalten, die notwendigen
Mengen, je nach Kulturentzug berechnet. Es darf nicht zur Saat angewendet werden.
2.2.2.7 Lupinenschrot
Anbaufläche von Lupinen im Jahr 2002 40.000 ha. Samenertrag 25,3 dt/ha .Während
bis 1997 die Gelbe Lupine (Lupinus Luteus) im Anbau dominierte, so werden heute fast
ausschließlich Blaue Lupinen angebaut. Die bitterstoffarmen Sorten der Blauen Lupine
in Deutschland sind relativ tolerant gegen Antracnose im Vergleich zu Gelber und
Weißer Lupine und deswegen sind in den letzten Jahren mehr blaue Sorten zugelassen
und angebaut worden. Von 1999 bis 2002 sind für blaue Lupine sieben Sorten
zugelassen worden und insgesamt standen zehn Sorten in der Sortenliste. Für Weiße
Lupine wurde eine Sorte zugelassen und vier weitere Sorten standen in der Sortenliste.
Für Gelbe Lupine wurde dagegen keine Sorte zugelassen jedoch standen vier Sorten in
der Sortenliste (Anonym 2004). Die Lupinen werden sowohl in der Tierernährung als
auch für menschliche Ernährung eingesetzt. Sie werden als Proteinpflanzen bezeichnet,
ihr Eiweißgehalt beträgt (34-45%).Es gibt weltweit keine gentechnisch veränderten
Lupinen Sorten. Als Empfehlung bei der Bekämpfung der Antracnose im ökologischen
Landbau wird die Behandlung des Saatgutes mit heißem Wasser vorgeschlagen (50°C
für einen Zeitraum von 30 Minuten) oder die Lagerung des Saatgutes für ein bis zwei
Jahre (Römer 2003). Die Mehrzahl der Lupinenformen sind anspruchslos und gedeihen
überwiegend auf ärmeren Böden mit schwach saurem pH-Wert bis 6,8. Durch ihre
Eignung als Pionierpflanze, werden sie heute gerne für Böschungsbepflanzungen
herangezogen. Auch als Gründüngungspflanzen haben Lupinen eine gewisse
Bedeutung, dabei werden die Bitterlupinen verwendet. Durch züchterische Bearbeitung
ist es gelungen, den Alkaloidgehalt von Bitterlupine von ursprünglich 1% auf 0,05 %
abzusenken. Diese Sorten werden Süßlupinen genannt. (Sperber et al 1998). Die
Kotyledonen enthalten Energie aus Öl (Vorrangig Ölsäure und Linolsäure),
Oligosacharide und Polysacharide ohne Stärke. Die fettreichen Lupinen sind somit eine
potentielle Quelle für essentielle Fettsäuren. Lupinensamen weisen beachtliche Gehalte
an Gerüstsubstanzen auf. Diese sind größtenteils in den Schalen lokalisiert und nur sehr
gering lignifiziert. Ihr Nährwert beträgt 3,8/1,3/1,6 (Schmitz und Fischer 2003).
Für die Dosierung in Versuchen werden aus dem Nährwertgehalt, die notwendigen
Mengen, je nach Kulturentzug berechnet. Es darf nicht zur Saat angewendet werden.
2.2.2.8 Erbsenschrot
Die Anbaufläche in Deutschland beträgt im Jahr 2002 148000 ha mit einem
Samendurchschnittsertrag von 27,8 dt/ha. Die Pflanzen sind Säure empfindlich, sie
wachsen bei pH 5,8-6,5 in anlehmigem Sand und in Lehm bei pH 6,3-7,1. Sie werden
nach Getreide, Mais Kartoffeln und Zuckerrüben angebaut. Eine Anbaupause von vier
bis fünf Jahren Erbsen auf demselben Schlag muss eingehalten werden. Als Nachfrucht
für Erbsen kommen alle Winterungen sowie Sommer und Winterzwischenfrüchte in
Betracht. (Stemann und Lütke 2001) Erbsenschrot zeigt eine langsamere
Mineralisationszeit im Vergleich zu Ackerbohnen und Rizinusschrot. N Freisetzung
37,6%. Es darf nicht zur Saat benutzt werden Nährstoffgehalt beträgt 3,5/1,1/1,4
(Schmitz und Fischer 2003).
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